5.2. Классификация окислительно-восстановительных реакций

Все окислительно-восстановительные реакции делятся на 3 группы.

1. Реакции межмолекулярного окисления-восстановления. Это реакции, в которых окислитель и восстановитель представляют собой различные вещества. Они составляют наиболее обширную группу

окислительно-восстановительных реакций.

3Н2S–2 + K2Cr+62O7 + 4H2SO4 → 3S0 + Cr+32(SO4)3 + K2SО4 + 7H2O.

восст-ль окислитель

2Al0 + 3S0 → Al+32S–23.

восст-ль окис -ль

2. Реакции диспропорционирования (самоокисления-самовос-

4KCl+5O3 → KCl– + 3KCl+7O4.

В этой реакции атом хлора одновременно окисляется до степени окисления +7 и восстанавливается до степени окисления – 1.

окисления-восстановленияБ: метод электронного баланса и ионноэлектронный метод.

Оба метода основаны на одних и тех же предпосылках закона сохранения массы и энергии:

1) количество атомов любого элемента до реакции равно количеству атомов этого элемента после реакции;

2) количество электронов, отданных восстановителем, равно количеству электронов, принятых окислителем.

Метод электронного баланса рассмотрим на примере реакции:

H2S–2 + K2Cr2+6O7 + H2SO4 → S0 + Cr2+3(SO4)3 + K2SO4 + H2O.

восст-ль окислитель среда

1.Определяем степени окисления у всех элементов.

2.Определяем элементы, изменяющие степень окисления.

3.Составляем электронные полуреакции.

55

Термином «полуреакция» обозначают отдельное уравнение (электронное или электронно-ионное), характеризующее процесс восстановления или процесс окисления, т.е. лишь одну стадию единого окислительно-восстановительного процесса.

3 S–2 – 2 e → S0 – окисление; восстановитель.

12Cr+6 + 6 e → 2Cr+3 – восстановление; окислитель.

4.Находим наименьшее общее кратное, равное 6.

5.Определяем дополнительные коэффициенты, разделив наименьшее кратное на количество отданных и принятых электронов. Для атома серы дополнительный коэффициент равен 3, для атома хрома – 1.

6.В уравнении реакции расставляем дополнительные коэффициенты перед атомами серы (3) и хрома (1). Затем находим коэффи-

циенты для атомов и ионов, не участвующих в процессах окисления и восстановления. Количество атомов калия одинаковоИсправа и слева, значит, перед этими веществами коэффициенты не нужны. По числу кислотных остатков в правой части уравненияДнаходим коэффициент для кислоты (4). По числу Н+ в левой части находим коэффициент для Н2О (7). Правильность расстановкиАкоэффициентов проверяем по количеству атомов кислорода (по 23 атома в каждой части уравнения).только реакции в растворахБ, но и с участием твердых и газообразных ве-

ществ. Для окислительноИ-восстановительных реакций, протекающих в растворах электролитовС, т.е. с участием ионов, применяют ионно-элек- тронный метод. В рамках данного практикума он не рассматривается.

Лабораторная работа № 7 ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

Цели работы: изучить различные типы окислительно-восстано- вительных реакций, научиться определять продукты реакции, находить стехиометрические коэффициенты.

Оборудование и материалы: 0,5 Н растворы KMnO4, Na2SO3, KI, 2 H растворы H2SO4, KOH, 30%-ный раствор Н2О2, кристаллический (NH4)2Cr2O7, пробирки, фарфоровая чашка, штатив с кольцом, спиртовая горелка.

56

Опыт 1. Влияние среды на окислительные свойства KMnO4.

В три пробирки налить по 1…2 см3 раствора перманганата калия KMnO4. В первую пробирку добавить немного 2Н раствора H2SO4 (кислая среда), в другую – 2Н раствора щелочи NaOH (щелочная среда), а в третью – немного воды (нейтральная среда). Содержимое всех трех пробирок хорошо перемешать и в каждую добавить по 1…2 см3 раствора Na2SO3. Обратить внимание на происходящие изменения, записать их в табл. 10. Отметить изменение цвета раствора. Как в зависимости от среды раствора изменяется степень окисления иона марганца Mn7+? Написать уравнения, расставить коэффициенты, указать окислитель и восстановитель, сделать вывод.

ной кислоты H2SO4 и несколько капель перекиси водорода H2O2. Образование свободного йода доказать реакцией с крахмалом. Результаты опыта записать в табл. 11. Отметить, что перекись водорода H2O2 в одной реакции является окислителем, а в другой – восстановителем. Написать уравнения и расставить коэффициенты, сделать вывод.

57

Опыт 3. Реакции внутримолекулярного окисления-восстановления.

Опыт проводить в вытяжном шкафу!

В фарфоровую чашку насыпать немного кристаллического бихромата аммония (NH4)2Cr2O7, чашку нагреть над спиртовкой. После начала реакции нагревание прекратить. Уравнение реакции и наблюдения записать в тетрадь, отметить атом, являющийся окислителем, и атом, являющийся восстановителем. Сделать вывод об особенностях реакций внутримолекулярного окисления-восстановления.

Контрольные вопросы и задания

1. Указать, какие из перечисленных веществ могут быть только

лителями, и восстановителями: Cl2, Cu0, HCl, HClO4, Cr2O3, ZnS, KBr,

H3PO4, H2SO4, Ag0, FeCl3, Cu(OH)2, K2CrO4, KMnO4. Почему?

4. Привести примеры реакций, в которых водород (H2) является окислителем, и тех, где он является восстановителем.

5. Определите степень окисления хрома в соединении K2Cr2O7.

[О +В + среда (кислая); О + В + среда (щелочная); О + В + среда (нейтральная или др.]. Укажите, какое соединение является окислителем, восстановителем, средой.

Al + 4HNO3 (разб) → Al(NO3)3 + NO + 2H2O; KMnO4 + H2O + NaNO2→MnO2 + NaNO3 + KOH.

58